金山鎮地區地質構造概述陳雨林第一章引言通過對金山鎮地區地質圖的綜合讀圖分析,可以基本了解金山鎮地區的地質概況,包括地貌起伏、構造類型、構造地層、形成時期等。在這些方面的分析過程中，我們可以進一步明確地質圖的概念，了解地質圖的圖式規格，溫習閱讀地質圖的基本步驟。加強了對地質圖上巖層產狀要素的理解和應用，尤其是在把巖層展繪在構造綱要圖和地質剖面圖方面，特別強調空間想象能力和知識靈活運用能力。其中包括巖層整合關系、巖漿侵入關系、褶皺幾何關系、斷層幾何關系和倒轉幾何關系，這要求我們合理把握平面和立體思維的轉換，培養地質興趣和思考方式。我們的分析基于《金山鎮地質圖》。這幅地質圖屬于小比例尺地質圖（1:100000），圖上1厘米相當于自然界1公里。該地質圖長18.5厘米，實際長度18.5公里，寬14厘米，實際長度14公里，覆蓋實際面積259平方公里。整個地區北高南低，海拔高度位于700米-1800米的范圍內，北部以渚嶺最高，達1800米，南部以安村最低，接近750米。在沿NW-SE方向上，該地區地貌有三次大的起伏，伏牛山，雨峰，孤峰所在山脈位于起伏瞰點。基于《金山鎮地區地質圖》，我們編制了同比例尺的《金山鎮地區地質構造綱要圖》和《金山鎮地區A-B剖面圖》，這給我們分析金山鎮地區地質構造提供不同的視角，帶來極大的幫助。在綱要圖上容易發現該地區地質構造現象相當豐富。根據巖層的接觸關系可將該地區地層可以劃分為3個構造層：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2與T2平行不整合，D2-P2與K1-E角度不整合，T2與K1-E接觸關系不明顯。(如圖1)從西向東依次有9條走向一致的褶皺，包括5條背斜和4條向斜；有14處斷層，包括4處平移斷層，5處正斷層，5處逆斷層；3處巖漿侵入體，2處斑巖侵入體和1處花崗巖侵入體。此外，該地區還有一處倒轉構造，一處構造窗和兩處飛來峰。（如表1）構造名稱數目構造名稱數目向斜5正斷層5背斜4逆斷層5倒轉構造1平移斷層4斑巖侵入體2構造窗1花崗巖侵入體1飛來峰2圖1表1第二章地層與構造根據地層出露界線分析，金山鎮地區地層沉積時間從古生界到新生界，包括中泥盆統到老第三系的一系列巖層，但缺失上、下三疊統巖層。在《金山鎮地質圖》可以明顯發現，東南部出露地層較老，其中上、中泥盆巖層發育完好，而西北部出露地層較新，典型代表是發育廣泛的白堊紀巖層，并且在該地區更西北處出露部分第三系巖層。在地質圖上可以發現D2-P2巖層產狀近似一致，走向NE-SW,巖層整合接觸，因此D2-P2巖層為一個構造層；T2巖層上出現大斷層，它也呈NE-SW走向，但它與D2-P2巖層之間并未出露T1地層，可知它與D2-P2巖層平行不整合，因此T1地層為一個獨立構造層；K1-E地層產狀近似一致，為整合接觸，可是它與D2-P2地層產狀差異大，巖層出露交錯明顯，尤其是在該地區伏牛山附近，K2地層傾角為10°，而C3傾角為50度，因此T2與D2-P2巖層角度不整合接觸關系。于是在綱要圖上有三個構造層：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2與T2平行不整合，D2-P2與K1-E角度不整合，T2與K1-E接觸關系不明顯。斷層構造在該地區發育廣泛并且種類多樣。為使綱要圖的編制方便，我們把斷層依次編號F1-F14，并且在綱要圖上紅色線條表示。首先我們可以在地質圖上發現兩條大的逆斷層線F8和F14，都呈NE-SW走向。其中F14逆斷層線出露在一處褶皺的東坡，斷層傾向SW320°，傾角20°-30°，為走向斷層，斷層穿越了P1、C3、C2、C1的一系列地層，北端止于K2地層，可知此處斷層P1之后，K2之前。根據剖面圖分析，F14上盤為C2、C1地層，在上盤中發生了一次向斜和一次背斜褶皺；下盤主要為為T2、P1、P2地層，由于下盤發生了倒轉并且和上盤相對應的地層剝蝕嚴重，因此此斷層的斷距不好分析，但可以確定此處斷層發生在上盤褶皺之后。在F14斷層線中部，有兩條平移斷層線F12、F13與之相交。兩條平移斷層均主要發生C1地層，F12處于雨峰西南附近，為左行平移斷層，它把C1地層完全錯開，部分延伸在C2地層，并且切割F14逆斷層，由此可以推測F12平移斷層發生在F14逆斷層之后。位于奇峰附近的平移斷層F13，為右行平移斷層，斷層延伸于C1、C3、P1地層，它和F12一樣發生在F14逆斷層之后。F14逆斷層的東南方有一處更為復雜的逆斷層——F8。F8斷層線主要出露在P1、P2、T2地層，貫穿整個金山鎮地區，斷層傾向SW320°，傾角20°-30°，為走向斷層。由A-B剖面圖知，F8的上盤是F14的下盤，其中C2、C3、P1等地層發生明顯的倒轉，比如該盤C2兩側傾向相同，傾向NW130°，左側傾角40°-45°，右側大約75°。F8的下盤巖層組成種類多，包括泥盆到三疊的系列巖層，下盤有一個緊閉向斜、一個開闊向斜，以及一個中常背斜，雖然下盤并未出露白堊系地層，但根據緊閉向斜處巖層厚度推測，該緊閉向斜核部可能存在白堊系地層。構造由于倒轉構造受到斷層后期不同程度的地表剝蝕，在此斷層上體現出一處構造窗和兩處飛來峰。構造窗位于五里河附近，透過此構造窗可以看到下盤的P2、T2巖層，兩嚴層厚度相當，向NW方向傾斜。飛來峰可以構成獨特的自然景觀，一處位于安村西南方不遠處，飛來峰規模小，另一處位于孤峰周圍，規模比前者大，兩處均由P2、T2巖層組成，巖層產狀近于一致，向NW方向傾斜，傾角在30°-40°的范圍內。該地區除了以上兩處大的逆斷層，還在西南邊陲河北村周圍發育了一系列規模不大的正斷層，在地質圖上共標記了5處，在綱要圖上編號為F1-F5。這5處正斷層大多出露在D2巖層，均為發生在一條大的背斜褶皺構造上的橫向斷層，而這些斷層的傾向大小皆在80°-85°的范圍內，近于直立，只是傾向不同而已，可以推測這5處斷層是發育在同一個時期，是該處褶皺形成之后，繼續受到NW-SE方向的主應力場而發生的脆性斷裂。這些斷層出露的巖層為中泥盆系砂巖、礫巖，它下部巖層為下石炭系砂巖、砂礫巖，都是典型的脆性巖層，由于巖石之間粘度u值小，所以在背斜逐漸隆起的過程中，巖層發生了剛性破裂，估計伴隨背斜的進一步發育，這種近于直立的斷層數目會增多，并且可能延伸到C1層。離河北村最近兩處和最東邊一處向東北方向傾，其余兩處向西南方向傾。此外，5處正斷層形成于同一時期，同一構造應力場的還有P1、C2巖層間的兩處平移斷層F6和F7。金山鎮地區是發育斷層的溫床，也是發育褶皺的樂園。該地區褶皺發育完好并且出露明顯的有9條，向斜5條，背斜4條。在該地區的構造綱要圖上，由西向東依次編號為f1-f9。f1處于最西段，褶軸走向NE-SW，綿延十數公里。褶軸主要由C1、C2、P1巖層組成，西側巖層傾角40°-50°，東側巖層傾角50°-70°，為開闊褶軸。f1西鄰白堊系地層，與白堊系地層角度不整合。因此此褶軸形成在白堊系以前。f2為一個狹長向斜，走向和f1一致。f3褶軸規模比f1略大，連接雨峰和奇峰，主要由C1、C2、C3、P1巖層組成，西側巖層傾角20°-30°，東側巖層40°左右，為開緩背斜。f3褶軸上發生了兩處平移斷層，并且與逆斷層F14毗鄰。f4褶軸位于金山鎮中部，是構造最為復雜的褶軸。褶軸主要由C1、C2、C3巖層組成，形成一個鞍狀背斜。南部有一處構造窗F11，可以看到P2、T2地層的出露。在A-B剖面圖上可見，褶軸東西兩側巖層傾向相同，西側傾角40°-45°，東側巖層傾角70°-80°，發生明顯的倒轉。f4褶軸北端止于K2地層，而又被包夾在兩斷層之間，并且斷層以外難覓該褶皺影跡，因此它形成于兩處主斷層和白堊系巖層之前f6褶軸緊鄰F8逆斷層，有兩座飛來峰，它南部的P1地層還有一對內部小褶軸。它南部偏西處有一處斷裂的向斜褶軸f5,它處于F8逆斷層下盤，P1地層的內部小褶皺應該是褶軸f5的翼部延伸構造。在f6褶軸的東南不遠處有一條狹長的向斜褶軸f7，所涉地層基本上是二疊系地層。這些褶皺走向大致相同，應該是同一構造應力場下形成的，并且形成時間相差不遠。該地區西南部有另一處復雜褶軸f8。一方面，f8褶軸巖層組成種類豐富，包括D2、D3、C1、C2、C3的系列巖層，褶軸左右兩側巖層產狀對稱，左側傾向NW330°，傾角35°-50°，右側傾向SE150°，傾角40°-45°，為開緩褶皺。另一方面，該褶皺上發育眾多的平移斷層，共7處。平移斷層分布有兩個規律，一是沿著褶軸方向的轉折點分布，另外是沿著褶軸方向的拐點分布，由此獲取褶皺的相關性質，轉折點和拐點受力比其他處大。金山鎮地區的正西部和東北部出現斑巖侵入體，正西部斑巖侵入體依次透切中白堊統砂巖、頁巖，下白堊統砂巖、礫巖，下石炭統砂巖、砂礫巖，以及部分侵入中石炭統粉砂巖、頁巖。東北部陵莊處斑巖斑巖侵入體依次透切花崗巖侵入體，中三疊統泥灰巖、灰巖，上二疊統灰巖、頁巖，以及部分侵入下二疊砂巖。在這兩類侵入體中，斑巖侵入體呈細長的脈狀，穿插能力強；花崗巖侵入體沿著T2巖層內斷層線和T2與P2的地質交界線，發生整體侵入，范圍相對較大。由于兩類侵入體切割的最新地層為T2地層，可知侵入體是T2后期形成的。根據花崗巖的侵入特征可知，斷層可為巖漿侵入提供天然通道。第三章構造發展簡史金山鎮地區構造運動相當復雜。它在中泥紀開始沉積砂巖、礫巖，經過兩次海進和兩次還退，一直穩定地沉積進行到上二疊紀。伴隨沉積厚度的增加，巖層之間的粘性差異累加作用顯著，重力分布更加趨于不均勻，二疊紀時該地區出現明顯的褶皺。隨著褶皺的不斷發育，巖層受到NW-SE方向的最大主應力越來越大，在上二疊紀可能就行成了該地區中部的倒轉地層，并發生了一系列的斷層，包括兩處大的逆斷層和東南部一系列平移斷層。斷層的發生緩解了巖層之間的緊張氣氛，但也改變了原來的沉積環境，致使后來的三疊紀沉積巖層不能夠和老巖層很好的整合。在下三疊紀和上三疊紀，該地區抬升出露海平面，因此該地區缺少下三疊和上三疊巖層。但是這種情況持續并不久。由于三疊紀沉積事件的缺失，以及地表風化剝蝕，和褶皺進一步發育，使地表的情況發生了巨大改變。正因為如此，白堊紀的沉積巖更加不能夠和老巖層整合了，這就是我們看到的白堊系地層和其它老地層角度不整合的原因。白堊紀該地區地殼基本穩定下來，后期的沉積巖層都能夠很好整合。可也就是在這個時候，地殼深處的地幔熱流不堪日益沉積的重荷，它向地殼巖層侵入。下白堊紀，在該地區東北部出現花崗巖侵入體，在上白堊紀后期，該地區西部和東北部都出現了斑巖侵入體，并且東北部斑巖侵入在花崗巖侵入體中。巖層在沉積的過程中也在不斷地發生風化剝蝕。如中部的逆沖超覆剝蝕留下的飛來峰和徹底剝蝕的構造窗，東南部的河流主干道在水的不斷沖刷下逐漸形成。正是由于巖層的不斷沉積和自然地持續風化，再加上巖漿的緩慢侵入，才形成今日構造神奇的金山鎮。